Характеристика, функции, примеры и механизмы поддержания гомеостаза

Оглавление

Введение

Большая часть ферментативных реакций в организме протекает в узком диапазоне pH (7,30—7,50). 

Метаболическая активность клеток, функция ферментов и стабильность мембран зависит, кроме прочего, от т.н. рН, который является главным показателем КОС. 

В клетках рН может значительно варьировать (4,5 в предстательной железе и 8,5 в остеобластах).

Кислотно-основное состояние и водно-электролитный обмен и объединены законами электронейтральности и изоосмолярности. 

Закон электронейтральности подразумевает, что суммарная концентрация катионов (Na, Мg, К, Са, Н) и анионов (Сl, НСО3, РО4, SO4 , анионы белков и органических кислот) составляет 155 ммоль/л тех и других ионов, а, следовательно, суммарно в плазме содержится ионов 310 ммоль/л = 310 мосм/л. 

Из общего количества катионов плазмы на долю Na приходится 142 ммоль/л. 

Виды нарушений гемостаза

Известно несколько состояний и заболеваний, которые способствуют нарушению разных звеньев гемостаза

Нарушение тромбоцитарного гемостаза2

Тромбоцитопении — уменьшение количества тромбоцитов Снижение уровня тромбоцитов может быть следствием целого ряда заболеваний, в том числе:

  • Апластические анемии
  • Острый лейкоз
  • Терапия цитостатиками (препаратами для лечения злокачественных опухолей), лучевая терапия
  • Дефицит витамина В12, В9
  • Тромбоцитопеническая пурпура.

Кроме того, снижение уровня тромбоцитов может быть вызвано сильным кровотечением.

Тромбоцитопатии — нарушение функции тромбоцитов, приводящие к повышенной кровоточивости. Могут быть обусловлены наследственными заболеваними, приемом лекарственных препаратов (например, приемом ацетилсалициловой кислоты) и другими факторами.

Нарушение коагуляционного гемостаза2

К этому типу нарушений относятся коагулопатии — геморрагические диатезы, при которых кровь нормально не сворачивается. Они бывают наследственными и приобретенными.

К наследственным заболеваниям относится гемофилия, при которой отсутствуют или содержатся в недостаточном количестве некоторые факторы свертывания, вследствие чего кровь не сворачивается нормально.

У больных с приобретенными коагулопатиями может возникать дефицит сразу нескольких факторов свертывания крови. К нарушениям коагуляционного гемостаза относится гиперкоагуляция, при которой повышается способность крови к образованию тромбов.

К коагулопатиям также относится ДВС-синдром (диссеминированное внутрисосудистое свёртывание, синонимы: коагулопатия потребления, тромбогеморрагический синдром).

При ДВС-синдроме последовательно происходят два патологических процесса2:

  • Нарушение свертывания крови, вследствие которого нарушается циркуляция в мелких сосудах
  • Нарушение образования кровяных сгустков вследствие нарушений в системе гемостаза и, как результат, неконтролируемые кровотечения.

Яркое свидетельство ДВС-синдрома — образование в мелких сосудах тромбов.

Причинами развития ДВС-синдрома могут быть инфекции, сепсис, шок, ожоги, нарушение течения беременности, острый лейкоз, другие состояния и заболевания.

При подозрениях на нарушения гемостаза врачом могут быть назначены различные лабораторные исследования крови, позволяющие выявить указанные нарушения.

Примеры и механизмы гомеостаза

Вот несколько основных примеров гомеостаза в теле человека, а также поддерживающие их механизмы:

Температура тела

Наиболее распространенным примером гомеостаза у людей является регулирование температуры тела. Нормальная температура тела, как мы писали выше составляет 37° C. Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения.

Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.

Концентрация глюкозы

Концентрация глюкозы относится к количеству глюкозы (сахара в крови), присутствующего в кровотоке. Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Некоторые гормоны осуществляют регулирования концентрации глюкозы в крови. Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.

Уровни кальция

Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулируют в крови. Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови имеют негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон.

ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.

Объем жидкости

Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости. Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи. Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.

Мне нравитсяНе нравится

Основные виды гомеостаза

Определение гомеостаза характеризует не только правильную работу систем одного организма, но и может относиться к целым популяциям. В зависимости от этого различают виды гомеостаза, описываемые далее.

Экологический гомеостаз

Такой вид присутствует в обеспеченном необходимыми условиями жизни сообществе. Оно зарождается путём действия механизма положительной обратной связи, когда начинающие населять какую-либо экосистему организмы быстро размножаются, увеличивая тем самым свою численность. Но такое стремительное заселение может привести к ещё более быстрому уничтожению нового вида в случае эпидемии или изменения условий на менее благоприятные. Поэтому организмам нужно адаптироваться и стабилизироваться, что происходит благодаря отрицательной обратной связи. Таким образом количество жителей уменьшается, но они становятся более приспособленными.

Биологический гомеостаз

Такой вид как раз характерен для отдельных особей, чей организм стремится к поддержанию внутреннего равновесия, в частности, путём регулирования состава и количества крови, межклеточного вещества и других жидкостей, необходимых для нормальной работы организма. При этом не всегда гомеостаз обязывает к сохранению параметров постоянными, иногда он достигается путём приспособления и адаптации организма к изменившимся условиям. По причине такого различия организмы делят на два вида:

  • конформационные — это те, кто стремятся к сохранению значений (например, теплокровные животные, температура тела которых должна быть более или менее постоянной),
  • регуляторные, которые приспосабливаются (холоднокровные, имеющие различную температуру в зависимости от условий).

При этом гомеостаз каждого из организмов направлен на то, чтобы компенсировать затраты. Если теплокровные животные не меняют образ жизни при понижении температуры окружающей среды, то холоднокровные становятся вялыми и пассивными, чтобы не тратить энергию.

Кроме того, в биологический гомеостаз входят следующие подвиды:

  • клеточный гомеостаз направлен на изменение структуры цитоплазмы и активности ферментов, а также регенерацию тканей и органов,
  • гомеостаз в организме обеспечивается путём регулирования показателей температуры, концентрации необходимых для жизни веществ, выведения отходов.

Другие виды

Помимо использования в биологии и медицине, этот термин нашёл применение и в других сферах.

  • В страховых компаниях существует понятие рискового гомеостаза, при которых люди, застрахованные от несчастных случаев, более расслаблены, чем те, кто этого не сделал. Таким образом вторые более осторожны в своих действиях, и в меньшей степени попадают в ситуации, в которых могут оказаться более склонные к риску первые.
  • В психологии применяется определение стрессового гомеостаза. Казалось бы, все стараются избегать стресса и конфликтных ситуаций, даже принимают специальные препараты, чтобы уменьшить его уровень в повседневной жизни. Но согласно понятию гомеостаза в социологии и психологии человек искусственно может вызвать опасную ситуацию, чтобы находиться на привычном уровне беспокойства.

Основы гомеостаза

В основном, гомеостаз относится к балансу в системе, которая поддерживает его работу в различных условиях. Гомеостаз помогает животным поддерживать стабильную внутреннюю и внешнюю среду с наилучшими условиями для работы. Это динамический процесс, который требует постоянного мониторинга всех систем организма для выявления изменений и механизмов, которые реагируют на эти изменения и восстанавливают стабильность.

Есть три компонента гомеостатической регуляции у животных: рецептор, центр управления и эффектор. Рецепторы постоянно отслеживают условия и обнаруживают изменения, которые выводят условия за пределы нормального диапазона, за пределы заданного значения. Центры управления получают и обрабатывают информацию от рецепторов и дают команды эффекторам о том, как реагировать.

Побочные эффекты изоляции

Было бы довольно неэтично изолировать людей, чтобы наблюдать за изменениями в мозге. Вместо этого исследователи используют лабораторных животных. Учитывая то, что человек — не единственный социальный представитель в животном мире, ученые могут наблюдать похожие мозговые реакции у разных видов.

Наиболее заметные побочные эффекты социальной изоляции — это стресс и повышенная тревожность.

Согласно многим исследованиям, если изолировать животных от их товарищей по клетке, у них усиливается тревожное поведение и повышает уровень гормона стресса кортизола. Исследования на людях также подтверждают это, поскольку у людей с небольшим социальным кругом уровень кортизола выше.

С эволюционной точки зрения этот эффект довольно логичен — животные, которые остаются без поддержки и защиты своей группы должны проявлять повышенную бдительность. Так происходит не только в дикой природе. Одно исследование также показало, что люди, называющие себя «одинокими», более бдительны в отношении социальных угроз.

Фото в тексте: unoL /

Другой важной областью для социального гомеостаза является гиппокамп — центр обучения и памяти. Для успешного выживания в социальных группах необходимо учиться социальному поведению, например, самоотверженности и сотрудничеству, и уметь отличать друзей от врагов

Однако мозг хранит в себе огромное количество информации, поэтому он вынужден иногда удалять неважные связи.

Некоторые исследований на животных показывают, что даже временная изоляция в зрелом возрасте ухудшает как социальную память, например, распознавание знакомых лиц, так и рабочую память, например, воспроизведение рецепта во время готовки.

Это относится и к изолированным людям. После экспедиции в Антарктиду, которая продлилась 14 месяцев, у всех участников гиппокамп успел уменьшиться. Точно так же люди с небольшим кругом общения больше подвержены проблемам с памятью и когнитивными способностями в более позднем возрасте.

К счастью, как мозг приспосабливается к изоляции, так же он может и адаптироваться и к ресоциализации.

Буферные растворы

 Буферная система представляет собой сочетание слабой кислоты и соли, образованной этой кислотой и сильным основанием. При включении буферных систем происходит замена сильной кислоты (или основания) на слабую, количество свободных ионов уменьшается. Например: 

НСl + NаНСО3 = Н2СО3 + NаСl

В плазме крови наиболее значимы бикарбонатная и белковая буферные системы, слабые буферные кислоты которых находятся в равновесии в основном с натриевыми солями этих кислот. В клеточном секторе преимущественное значение имеют фосфатная и белковая (в эритроцитах — гемоглобиновая) буферные системы, при этом буферные основания представлены в основном калийными солями фосфорной кислоты и белков.

слабая кислота и её соль с сильным основанием, например, ацетатный буфер СН3СООН + CH3COONa

{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}COOH\rightleftarrows CH_{3}COO^{-}+H^{+}}}}

слабое основание и его соль с сильной кислотой, например, аммиачный буфер NH4OH + NH4Cl

{\displaystyle {\mathsf {NH_{4}OH\rightleftarrows NH_{4}^{+}+OH^{-}}}}

кислая соль и средняя соль слабой кислоты с сильным основанием, например, карбонатный буфер Na2CO3 + NaHCO3

{\displaystyle {\mathsf {HCO_{3}^{-}\rightarrow CO_{3}^{2-}+H^{+}}}}

pH определяется уравнением Гендерсона—Гассельбальха:

рН = рК + основания/кислоты

Значение pH буферных растворов можно рассчитать по формулам:

Для слабой кислоты HA и её соли с сильным основанием BA

{\displaystyle {\mathsf {pH=pK_{HA}+lg{\frac {C_{HA}}{C_{BA}}}}}}

Для слабого основания BOH и его соли с сильной кислотой HA

{\displaystyle {\mathsf {pH=14-pK_{BOH}-lg{\frac {C_{BOH}}{C_{BA}}}}}}

Например, pH аммиачного буферного раствора NH4OH + NH4Cl определяется формулой:

{\displaystyle {\mathsf {pH=14-pK_{NH_{4}OH}+lg{\frac {C_{NH_{4}OH}}{C_{NH_{4}Cl}}}}}}

pH карбонатного буферного раствора выражается формулой:

{\displaystyle {\mathsf {pH=pK_{2}-lg{\frac {C_{NaHCO_{3}}}{C_{Na_{2}CO_{3}}}}}}}
pH крови = 6,1 + lg /(pCO2 х 0,03)

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз поддерживается благодаря наличию в организме так называемых датчиков, которые посылают в мозг импульсы, содержащие информацию о показателях давления и температуры тела, водно-солевом балансе, составе крови и других важных для нормальной жизни параметрах. Как только какие-то значения начинают отклоняться от нормы, в мозг поступает сигнал об этом, и организм начинает регулировать свои показатели.

Этот сложный механизм регулировки невероятно важен для жизни. Нормальное состояние человека поддерживается при правильном соотношении химических веществ и элементов в организме. Кислоты и щёлочи необходимы для стабильной работы пищеварительной системы и других органов.

Кальций — очень важный структурный материал, без нужного количества которого у человека не будет здоровых костей и зубов. Кислород незаменим для дыхания.

Нарушить слаженную работу организма могут попадающие в него токсины. Но чтобы здоровью не был нанесён вред, они выводятся благодаря работе мочевыделительной системы.

Гомеостаз работает без каких-либо усилий со стороны человека. Если организм здоров, тело будет само регулировать все процессы. Если людям жарко, сосуды расширяются, что выражается в покраснении кожи. Если холодно — появляется дрожь. Благодаря таким откликам организма на раздражители, здоровье человека поддерживается на нужном уровне.

Показатели КОС

— рН — показатель водородных ионов плазмы крови. Интегральный показатель, отражающий состояние буферных систем и физиологических механизмов компенсации. Изменяется при воздействии факторов, превышающих возможности этих систем.

— рСО2 — показатель парциального напряжения СО2 в крови. Отражает функциональное состояние системы дыхания.

— АВ (асtuа1 bicarbonate) — истинные бикарбонаты плазмы, то есть содержание ионов НСО3- в крови, взятой у данного больного в конкретных условиях.

— SВ (standart bicarbonate) — стандартные бикарбонаты плазмы крови. Содержание бикарбоната у данного больного, определяемое в стандартных условиях ( рС02 = 40 мм Нg, НЬО2= 100%, to=370С).

— ВВ (buffer base) — буферные основания плазмы, то есть сумма всех основных компонентов бикарбонатной, фосфатной, белковой, гемоглобиновой систем.

— ВЕ (base excess) — сдвиг буферных оснований отражает изменения содержания буферных оснований крови по сравнению с нормальным для данного больного NВB.

— NВВ — сумма всех основных компонентов буферных систем крови больного, но оцениваемая в стандартных условиях (рН = 7.38, рСО2= 40 мм Нg, (t°= 37°С).

— рH мочи — показатель водородных ионов мочи отражает функциональное состояние почек, интенсивность процессов ацидо- и аммониогенеза.

Референсные интервалы

Показатели

Нормальные значения

рН крови

7,40 

рСО2

40± 5мм Нg

АВ

19-25 ммоль/л

20-26 ммоль/л 

ВВ

44-52 ммоль/л 

ВЕ

±2.3 ммоль/л 

рН мочи

5,0-7,0

Какие параметры регулирует гомеостаз

Несмотря на то что организм всё время пытается поддержать значения важных для жизни параметров, они не всегда стабильны. Температура тела всё равно будет изменяться в небольшом диапазоне так же как и частота сердечных сокращений или артериальное давление. Задачей гомеостаза является поддержание этого диапазона значений, а также помощь в функционировании организма.

Примерами гомеостаза является выведение отходов жизнедеятельности из тела человека, осуществляемое почками, потовыми железами, желудочно-кишечным трактом, а также зависимость метаболизма от режима питания. Немного подробнее о регулируемых параметрах будет рассказано далее.

Температура тела

Самый яркий и простой пример гомеостаза — это поддержание нормальной температуры тела. Перегрева организма можно избежать посредством потоотделения. Нормальной температурой является диапазон от 36 до 37 градусов Цельсия. Повышение этих значений может быть спровоцировано воспалительными процессами, нарушениями гормонального фона и метаболизма или какими-либо заболеваниями.

За контроль температура тела в организме отвечает часть мозга, называемая гипоталамусом. Туда поступают сигналы о сбое температурного режима, который также может выражаться в учащённом дыхании, увеличении количества сахара, нездоровом ускорении обмена веществ. Всё это приводит к вялости, снижению активности работы органов, после чего системы начинают принимать меры по регуляции температурных показателей. Простым примером терморегулирующей реакции организма является потоотделение.

Стоит заметить, что этот процесс также работает и при чрезмерном понижении температуры тела. Так организм может согреть сам себя за счёт расщепления жиров, при котором выделяется тепло.

Водно-солевой баланс

Вода необходима организму, и все это хорошо знают. Существует даже норма ежедневного употребления жидкости, в количестве 2 литров. На самом деле, каждому организму нужно своё количество воды, и у кого-то оно может превышать среднее значение, а у кого-то до него не дотягивать. Тем не менее, сколько бы воды ни выпил человек, организм не станет накапливать всю излишнюю жидкость. Вода сохранится на необходимом уровне, в то время как все излишки будут выведены из организма за счёт осморегуляции, осуществляемой почками.

Гомеостаз крови

Таким же образом регулируется и количество сахара, а именно глюкозы, которая является важным элементом крови. Человек не может быть полностью здоровым, если в уровень сахара далёк от нормы. Регулируется этот показатель функционированием поджелудочной железы и печени. В случае когда уровень глюкозы превышает норму — действует поджелудочная железа, в которой вырабатывается инсулин и глюкагон. Если количество сахара становится слишком низким, с помощью печени в него перерабатывается гликоген из крови.

Нормальное давление

Гомеостаз также отвечает и за нормальное давление крови в организме. Если оно нарушено, сигналы об этом будут поступать от сердца в мозг. Мозг реагирует на проблему и с помощью импульсов помогает сердцу снизить высокое давление.

Клеточный гомеостаз

Клетки зависят от среды тела, чтобы сохранять жизнеспособность и правильно функционировать. Гомеостаз поддерживает среду тела под контролем и сохраняет благоприятные условия для клеточных процессов. Без правильных условий тела определенные процессы (к примеру, осмос) и белки (к примеру, ферменты) не будут функционировать должным образом.

Почему гомеостаз важен для клеток? Живые клетки зависят от движения химических веществ вокруг них. Химические вещества, такие как кислород, углекислый газ и растворенная пища, необходимо транспортировать в клетки и из них. Это осуществляется процессами диффузии и осмоса, зависящих от баланса воды и соли в теле, которые поддерживаются гомеостазом.

Клетки зависят от ферментов, чтобы ускорить многие химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и функциональность клеток. Эти ферменты работают лучше всего при определенных температурах, и поэтому снова гомеостаз жизненно важен для клеток, поскольку он поддерживает постоянную температуру тела.

Биофизические механизмы гомеостаза

С точки зрения химической биофизики гомеостаз — это состояние, при которомром все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биол, системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, т. е. гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит в первую очередь клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками (мембраны биологические).

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования (радикалы, цепные реакции). К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование,— ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и т. д.

Одним из основных факторов, стабилизирующих гомеостатическое состояние и функции мембран, являются биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций (антиокислители).

Примеры гомеостаза

Гомеостаз является регуляторной процедурой. В организме человека гомеостатические процессы регулируют:

  • Соотношения воды и минералов
  • Температура тела
  • Химические уровни

Формирование камня в почках

Витамины и минералы обеспечивают наш организм питательными веществами, необходимыми для процветания. В то время как наш толстый кишечник и слюнные железы поглощает большинство этих питательных веществ, избыточное количество покидает наш организм через пот и мочеиспускание.

Конечно, минералы различаются по размеру. Кальций, фосфор и натрий считаются веществами, способствующими образованию камней, поскольку они образуют кристаллы в мочевых путях, которые проходят через мочевой пузырь. Технически, у большинства людей всегда есть камни в почках; не все они болезненны.

Вот тут и наступает гомеостаз. В гомеостатических условиях наши камни в почках (или кристаллы, с технической точки зрения) настолько малы, что мы мочимся без малейшей мысли. С другой стороны, переизбыток каменно-стимулирующих соединений или недостаток жидкости в мочеиспускательная система может заставить кристаллы накапливаться и соединяться в мочевых путях, образуя камень. Эти камни, хотя и мучительно болезненные, обычно проходят естественным путем. Иногда, однако, из-за местоположения или размера, они требуют хирургического вмешательства.

Запуск лихорадки

Вы подвергаетесь воздействию более миллиона микробов и бактерии ячеек в день – больше, если вы работаете в школе, сарае, кабинете врача или в другой зоне с высоким уровнем контакта. К счастью, иммунная система человека – лимфа узлы, ферменты, Т-клетки и В-клетки – защищают ваш организм от болезней, которые могут вызывать эти организмы.

Но некоторые микробы жестче, чем остальные. Будь то легкая, как обычная простуда или тяжелая, как туберкулез, некоторые штаммы или разновидности болезней преодолеют вашу первую линию защиты и сделают вас их хозяином.

Микроскопические инвазии определенно нарушают гомеостаз, достаточно часто, чтобы организм точно знал, как восстановить нормальные условия. Гипоталамус повышает температуру тела, делая ваши внутренности как нежелательными, так и необитаемыми для любых незваных гостей. Кроме того, ваша иммунная система записывает эти заболевания в своей «памяти», что затрудняет вам обнаружение одной и той же ошибки дважды.

Производство инсулина в ответ на высокий уровень сахара в крови

В гомеостатических условиях наши тела сохраняют кровь сахар в узком диапазоне – от 70 до 100 мг / дл, если быть точным. Однако это тонкий баланс. Наш вес, диета, возраст и уровень активности могут легко вывести нас из этих нормальных уровней.

Из перечисленных выше факторов, влияющих на уровень глюкозы в крови, наибольшую роль играет диета. Будь то старый или молодой, с недостаточным или избыточным весом, диабетик или не диабетик, мы используем пищу для контроля уровня глюкозы в крови. Мы обычно признаем его способность поднимать уровни, но даже это преимущество может быть зашло слишком далеко.

Особенно после рассвета обработанных продуктов наши диеты становятся все более сладкими. В то время как мы потребляли сложные сахара – например, те, которые поступают из фруктов и злаков – на протяжении веков простые сахара – такие, как в конфетах и ​​хлопьях, – поражали наши системы только несколько десятилетий назад.

Простые сахара быстро достигают нашего кровотока и поэтому могут вызвать повышение уровня глюкозы в крови всего за полчаса. Чтобы сбалансировать уровень сахара в крови и поддерживать гомеостаз, наша поджелудочная железа вырабатывает инсулин, гормон который преобразует глюкозу в энергию или сохраняет ее для будущего использования. Люди с диабетом, состоянием, характеризующимся хроническим повышенным уровнем сахара в крови, вводят инсулин после еды, чтобы поддерживать такое же состояние гомеостаза.

  • осморегуляция – Также называемый экскреция – поддержание организмом внутреннего баланса между водой и растворенными минералами независимо от условий окружающей среды.
  • Терморегуляция – Поддержание оптимальной внутренней температуры.
  • обмен глюкозы – Регулирование уровня сахара в крови.
  • фильтрование – Массовое движение воды и растворенных веществ в почку, где они перерабатываются в мочу.

Особенности и роль гомеостаза

Любая система в динамическом равновесии желает достичь устойчивого состояния, баланса, который противостоит внешним изменениям. Когда такая система нарушена, встроенные регулирующие устройства реагируют на отклонения, чтобы установить новый баланс. Такой процесс является одним из элементов управления с обратной связью. Примерами гомеостатической регуляции являются все процессы интеграции и координации функций, опосредованные электрическими цепями и нервными или гормональными системами.

Другим примером гомеостатической регуляции в механической системе является действие регулятора комнатной температуры или термостата. Сердцем термостата является биметаллическая полоса, которая реагирует на изменения температуры, завершая или нарушая электрическую цепь. Когда помещение охлаждается, то контур завершается и включается обогрев, а температура поднимается. На заданном уровне цепь прерывается, печь останавливается, и температура падает.

Однако биологические системы, имеющие большую сложность, обладают регуляторами, которые сложно сравнивать с механическими устройствами.

Как отмечалось ранее, термин гомеостаз относится к поддержанию внутренней среды тела в узких и жестко контролируемых пределах. Основными функциями, важными для поддержания гомеостаза, являются баланс жидкости и электролита, регулирование кислотной среды, терморегуляция и метаболический контроль.

Контроль температура тела у людей считается отличным примером гомеостаза в биологической системе. Нормальная температура тела человека составляет около 37° C, но различные факторы могут влиять на этот показатель, включая гормоны, скорость метаболизма и болезни, приводящие к чрезмерно высоким или низким температурам. Регулирование температуры тела контролируется областью мозга, называемой Гипоталамус.

Обратная связь о температуре тела переносится через кровоток в мозг и приводит к компенсационным корректировкам в скорости дыхания, уровне сахара в крови и скорости метаболизма. Потеря тепла у людей обеспечивается уменьшением активности, потоотделением и механизмами теплообмена, которые позволяют большему количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.

Снижение потерь тепла осуществляется за счет изоляции, уменьшения циркуляции на коже и культурных изменений, таких как использование одежды, жилья и сторонних источников тепла. Диапазон между высокими и низкими уровнями температуры тела составляет гомеостатическое плато — «нормальный» диапазон, который поддерживает жизнь. По мере приближения к любой из двух крайностей, корректирующее действие (через отрицательную обратную связь) возвращает систему в нормальный диапазон.

Концепция гомеостаза также применяется к экологическим условиям. Впервые предложенная американским экологом Робертом Макартуром в 1955 году идея, что гомеостаз в экосистемах является продуктом сочетания биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий, происходящих между видами.

Такое предположение считалось концепцией, которая могла бы помочь объяснить устойчивость экологической системы, то есть ее сохранение как определенного типа экосистемы с течением времени. С тех пор концепция несколько изменилась, и включила неживую составляющую экосистемы. Этот термин использовался многими экологами для описания взаимности, которая происходит между живыми и неживыми составляющими экосистемы для поддержания статус-кво.

Гипотеза Геи — модель Земли, предложенная английским ученым Джеймсом Лавлоком, которая рассматривает различные живые и неживые составляющие, как компоненты более крупной системы или единого организма, делая предположение, что коллективные усилия отдельных организмов вносят вклад в гомеостаз на планетарном уровне.

Алгоритм оценки нарушения КЩР.

1).По значению главного показателя – pН, выявить вид нарушения КЩР (ацидоз, алкалоз).

2).Указать по этой же цифре компенсированный сдвиг КЩР или декомпенсированный:

а) компенсированный ацидоз рН=7.35-7.40, компенсированный алкалоз рН=7.40-7.45;

б) декомпенсированный ацидоз рН<7.35, декомпенсированный алкалоз рН>7.45.

3).Установить первичное изменение показателей КЩС, определив главное звено патогенеза. Для этого сопоставить pН и основные показатели кислотно-щелочного состояния крови (рСО2 –газовые нарушения; ВВ, SB, ВЕ – негазовые нарушения):

а) газовый ацидоз — повышение pСО2 при pН <7.40;

б) газовый алкалоз – снижение pСО2 при pН > 7.40;

в) негазовый ацидоз — снижение ВВ, SB, «-»BE при pН <7.40;

г) негазовый алкалоз — повышение ВВ, SB, «+»ВЕ при pН >7.40

4).Определить механизмы компенсации, отметить наличие компенсатоpных сдвигов (вторичные изменения показателей КЩР) и их значение:

— при газовых ацидозах, алкалозах- изменение показателей ВВ, SB, ВЕ (выражены при компенсации).

— при негазовых ацидозах, алкалозах — изменение показателя pСО2 (выражены при компенсации).

5).Назвать с учетом анамнеза, возможные причины и механизмы данного нарушения, предложить принципы лечения.